NAND闪存101：什么是SSD

SSD 和 HDD 的区别

作者群联 | 2021年4月20日 | 全部, NAND闪存101, 技术

固态硬盘 (SSD) 是传统硬盘的现代替代品。其设计使其速度更快、更可靠，而且这些优势还在不断增强。虽然 SSD 的成本通常高于传统硬盘，但价格差距仍在缩小。

SSD 的工作原理

SSD 的主要特点是它的运行方式与传统硬盘完全不同。这些较旧的驱动器包含带有磁性涂层的光盘（或“盘片”）。驱动器还有一个称为磁头的部件，它在光盘上移动，并将盘片的微小各个部分排列到磁北或南，代表二进制代码的 1 和 0。原则上，它与光盘的概念大致相同，其中激光区分平坦空间和凹坑。

SSD 使用 NAND 闪存技术，该技术也用于 USB 记忆棒和相机存储卡。简而言之，NAND 闪存涉及定位电子以写入数据，然后检测这些电子以读取数据。特定位置上电子的存在或不存在对应于二进制数据的 0 或 1。此过程中使用的晶体管设计意味着 NAND 闪存即使在设备关闭时也可以存储数据。

的优点和缺点

与传统硬盘相比，SSD 的主要优势是什么？它有两个同样重要的优点：速度和可靠性，这两个优点都源于没有移动部件。无需等待驱动器磁头移动到正确的位置即可读取或写入数据，这提高了一般操作和设备启动时的速度。也无需担心头部机构磨损。

没有移动部件还意味着 SSD 更安静，功耗更低，并且不会产生与传统驱动器一样多的热量。

另一个好处是 SSD 比传统硬盘更小、更轻，特别是由于其薄度，使其在笔记本电脑和笔记本电脑中特别具有优势。它还提供更多外形尺寸，使其适用于制造时的大多数设备以及后来的升级。
SSD 的主要缺点是每千兆字节，它的成本仍然比传统驱动器高。本指南稍后介绍的增强型 SSD 技术正在帮助缩小这一差距。

还有一个关键因素可能是有利的，也可能是不利的，具体取决于您的观点。传统硬盘驱动器不会真正删除已删除的数据，而是分配可用空间以供将来使用。这可能意味着据称已删除的文件可以部分或完全恢复，特别是在删除后不久。

相比之下，最近删除的 SSD 数据会被重置相关存储空间的电荷有效地“擦除”，从而几乎不可能检索已删除的数据。这就是观点的来源：如果您想阻止其他人检索数据，那么这很好，但如果您需要自己检索数据，那就不太好了。

接口和外形尺寸

对不同 SSD 型号进行分类的主要方法是根据它们与主机设备（例如计算机）交换数据的接口。两个主要选择是：

SATA III：这与传统硬盘使用的接口相同。这意味着与计算机的兼容性更高，但最大传输速度更慢。

PCIe：这与图形卡使用的接口相同。它提供比 SATA 快得多的速度，但实际好处可能无法证明每个用例的额外成本都是合理的。

一些 SSD 使用 NVMe。这不是一个界面，而是一个通过 PCIe 传输数据的系统。它不仅可以加快传输速度，还可以减少延迟，这意味着传输可以更快地启动。

SSD 最常见的设计是 2.5 英寸型号（通常使用 SATA）和更长、更窄的附加卡（通常使用 PCIe）。

第三种设计 M.2 比其他两种更小，但与 SATA 和 PCIe 兼容。这使得它对于便携式计算机和设备特别有用。

多层单元

第一个 SSD 有一个简单的限制：每个“单元”只能存储一位数据，即 0 或 1，因此在不增加驱动器物理大小的情况下，您可以做的就是增加容量。

后来的模型使用多级单元技术。这涉及到使两种不同的电流以不同的电压通过同一电池。这意味着该单元现在可以处于四种不同的电子定位组合之一，分别代表 00、01、10 和 11，因此可以存储两位数据。

该技术随后发展到三级单元（每个单元三位数据），现在发展到四级单元（每个单元四位数据）。反过来，这意味着相同大小的 SSD 的存储容量是两倍、三倍甚至四倍。

然而，这些好处也有一些限制。简而言之，通过的电压越多意味着磨损越大，从而寿命越短。同时，单个细胞中电子定位的更多可能组合需要计算机更多的时间来检查错误，从而在一定程度上降低了性能。对于需要大量写入磁盘或延迟是关键因素的设置，效果最为显着。

维护

长期使用硬盘的用户可能还记得对磁盘进行碎片整理的重要性。简而言之，这意味着在物理上重新排列驱动器上的文件以消除浪费的空间，从而减少驱动器磁头必须移动的平均距离，从而提高性能。

对于 SSD，这样的碎片整理不仅是不必要的，而且潜在有害。由于没有移动部件，数据的物理排列没有任何区别。移动文件会造成不必要的磨损。更糟糕的是，它可能会干扰驱动器均衡技术，在该技术中，计算机有意设置文件的位置，以减少某些单元比其他单元更频繁地写入的程度。驱动器均衡的目标是延长任何单个电池磨损之前的时间。

相反，Windows 等操作系统使用 SSD 的设置和命令，称为修剪。这有助于跟踪哪些数据需要删除，并确保更有效地进行删除，从而减少不必要的写入和擦除。